化工废水处理剖析

化工废水处理第一节化工废水概述纯净的水在经过使用以后，改变了原来的物理或化学性质，成为含有不同种类杂质的废水。这些废水如果不经过任何处理排放到水体中去，会造成水体不同性质和不同程度的污染，从而危害人类的健康，影响工农业生产。在化工产品生产过程中排放出来工艺废水、冷却水、废弃洗涤水、设备及场地冲洗水等都称之为化工废水。分类特点来源一、化工废水:（一）化工废水的主要来源（1）化工生产的原料和产品在生产、包装、运输、堆放的过程中因一部分物料流失又经雨水或用水冲刷而形成的废水。（2）化学反应不完全而产生的废料（3）化学反应中副反应生成的废水（4）冷却水（5）一些特定生产过程排放的废水。（二）化工废水的分类化学工业废水按成分可分三大类：第一类为含有有机物的废水，主要来自基本有机原料、合成材料（含合成塑料、合成橡胶、合成纤维）、农药、染料等行业排出的废水；第二类为含无机物的废水，如无机盐、氮肥、磷肥、硫酸、硝酸及纯碱等行业排出的废水；第三类为既含有有机物又含有无机物的废水，如氯碱、感光材料、涂料等行业。（三）化工废水的特点（1）废水排放量大（2）污染物种类多（3）污染物毒性大（4）废水中有害污染物较多（5）化工废水的水量和水质视其原料路线、生产工艺方法及生产规模不同而有很大差异（6）污染范围广有机污染物有机污染物无机污染物二、水体污染物与溶解物:1．无机污染物（1）酸碱污染物（2）氮及其化合物（3）磷及其化合物（4）重金属离子（5）氰化物2.有机污染物（1）碳水化合物污水中的碳水化食物包括糖、淀粉、纤维素和木质素等。（2）蛋白质和尿素[CO(NH2)2]蛋白质和尿素是生活污水中氮的主要来源。（3）脂肪和油类脂肪和油类是乙醇或甘油与脂肪酸形成的化合物，主要成分是碳、氢、氧。生活污水中的脂肪和油类来源于人类排泄物及餐饮业的洗涤水(含油浓度可达400-600mg/l，甚至高达1200mg/l)，包括动物油和植物油。3.有机污染物生活污水、医院废水等均含有肠道病原菌(如痢疾、伤寒、霍乱菌等)、寄生虫卵(蛔虫、蛲虫等)、炭疽杆菌与病毒，如每克粪便中约含有104-105个传染性肝炎病毒。食品、制药和制革废水会产生霉素污染。废水的化学指标废水的排放标准废水的物理指标三、废水的水质指标:1.废水的物理指标（1）水温（2）颜色（3）味道（4）固体含量（5）悬浮物（SS）2.废水的化学指标（1）pH城市污水pH值呈中性，一般为6.5-7.5。通常工业废水的排放会造成pH的变化，引起水体的污染。（2）生化需氧量（BOD，BiochemicalOxygenDemand）在有氧的条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离态氧的数量，单位为mg/l。（3）化学需氧量（COD,ChemicalOxygenDemand）用重铬酸钾强氧化剂氧化水中有机物时所消耗的氧量，单位为mg/l。（4）氮、磷污染N、P等物质对人类形成直接毒害作用，是植物无机性营养物，是导致水体富营养化主要物质，因此也受到人的关注。（5）总有机碳TOC总有机碳的分析目前在国内外日趋增多，主要是解决快速测定和自动控制而发展起来的。总有机碳TOC是用总有机碳仪在900℃高温下将有机物燃烧氧化计算出总含碳量。3.废水的排放标准根据污水排放去向，即污水受纳水体的不同，需要将污水处理到一定的程度，满足相应的排放标准，以保证自然水体的水质功能不受其影响，保证水资源的可持续利用。四、废水处理的一般方法：化学法物理化学法物理法生物法1.物理法（1）阻力拦截法污染物依靠格栅、筛网等器械或介质的阻碍作用在而被截留。（2）重力沉淀法又称物理沉淀法，污染物依靠重力作用而沉淀分离。（3）上浮法污染物依靠重力作用而浮上分离。（4）过滤法污染物依靠粒状滤料的吸附、凝聚等作用而被分离。（5）离心分离法污染物依靠施加离心力而分离。2.化学法（1）混凝法向污水中投加混凝剂，使水中难以自然沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合，形成沉淀。（2）中和法向污水中投加酸性或碱性物质，将污水pH值调至中性范围，称为中和处理。（3）化学沉淀法向污水中投加化学沉淀剂使之与溶解性污染物生成难溶的沉淀物，然后分离之。（4）氧化还原法向污水中投加氧化剂或还原剂，使之与污染物发生氧化-还原反应，将其转化为无毒害的新物质，包括空气氧化法、臭氧氧化法、药剂氧化还原法、光催化氧化法等。（5）电化学法以电解槽的阳极或阴极作为氧化剂或还原剂，使污染物发生氧化一还原反应。（1）吸附法利用多孔性固体吸附剂，使水中污染物被吸附在固体表面而去除的方法，称为吸附法。（2）离子交换法利用离子交换剂中的可交换离子与废水中同性离子的交换反应来去除水中溶解性的离子态的污染物质。（3）气浮法向水小通入微小气泡，与细小悬浮污染物互相粘附成浮选体，并利用气浮的浮升作用，使之浮上水面形成浮渣分离之。（4）萃取法利用不溶于水而可溶解水中某种污染物的溶剂(萃取剂)来分离污染物的方法。3.物理化学法（5）膜分离利用薄膜使溶剂(通常是水)问溶质或微粒分离的方法称为膜分离法，具体包括扩散渗折、电渗折、反渗透、超滤等。（6）磁分离通过外加磁场使污水中具有磁性的悬浮颗粒吸出，达到分离的目的。4.生物法（1）好氧生物法利用好氧微生物的作用净化污水的方法，称为好氧生物法。主要用于处理城市污水和有机性生产污水。（2）厌氧生化法利用厌氧微生物的作用净化污水的方法，称为厌氧生物法。主要用于处理高浓度有机污水。。五、污水处理系统污水处理的基本方法，就是采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质，使水得到净化。化工生产污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合，才能处理不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的与排放标准。现代污水处理技术，按处理程度划分可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30％左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(即BOD、COD物质)，去除率可达90％以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等，主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。城市污水处理的典型流程第二节废水物理处理物理处理技术是借助于物理作用分离或去除污水中的不溶性悬浮物或固体单元操作过程。其目的在于去除那些在大小或性质方面不利于后续处理过程的物质，如大块漂浮物和泥沙等。物理处理技术采用的方法主要有调节、筛滤、截留和重力分离等；采用处理设备和装置有格栅、筛网、沉沙池、沉淀池等。具废水处理程度不同这些操作技术可单独使用，也可作为整个污水处理过程中的预处理和后续处理工艺。一、调节1．水量调节水量调节比较简单，一般只需设置一个简单的水池，保持必要的调节池容积并使出水均匀即可。常用水量调节池是一种改变水位的贮水池。进水为重力流，出水用泵提升。池中最高水位不高于进水管设计水位，有效水深2-3m，最低水位为死水位。•。2.水质调节水质调节的任务是对不同时间或不同来源的污水进行混合，使流出水质比较均匀。（1）对角线调节池特点是出水槽沿对角线方向设置，污水由左右两侧进入池内，经过不同的时间流到出水槽，从而实现后过来的，不同浓度的废水混合，达到自动调节均匀的目的。（2）折流调节池在池内设置许多折流隔墙，污水从调节池的起端流入，在池内来回折流，延迟时间，充分混合，均衡；剩余的流量通过设在调节池上的配水槽的各投配口等量地投入池内前后两个位置，从而实现后过来的，不同浓度的废水混合，达到自动调节均和的目的。二、筛滤筛滤是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。筛滤的设备包括格栅和筛网。它们所去除的物质则称为筛余物。其中格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物；而筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮状的细小纤维。1．格栅格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在进水渠道上，或泵站集水池的进口处，用以拦截污水中大块的呈悬浮或飘浮状态的污物。格栅的种类较多，按格栅栅条的间隙，可分为粗格栅(50-l00mm)、中格栅(10-40mm)、细格栅(3-10mm)三种。按清渣方式，粗格栅可分为人工清渣和机械清渣两种。按构造形状不同可分为平面格栅、曲面格栅和回转式格栅。对于含有长约1-20mm的纤维类杂物的废水。呈悬浮状的细纤维不能通过格栅去除，如不清除，则可能堵塞排水管道和缠绕水泵叶轮，破坏水泵的正常工作。这类悬浮物可用筛网去除，且具有简单、高效、不加化学药剂、运行费低、占地面积小及维修方便等优点。筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成，它的空隙比格栅更小。其型式有转筒式筛网、水力回转式筛网、固定式倾斜筛网、振动式筛网等多种。2.筛网三、沉淀沉淀与上浮是利用水中悬浮颗粒与水的密度差进行分离的基本方法。当悬浮物的密度大于水时，在重力作用下，悬浮物下沉形成沉淀物。水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程成为沉淀。上浮是指当悬浮物的密度小于水时，则上浮至水面形成浮渣（油）。污水通过收集沉淀物和浮渣可获得初期净化。沉淀法可以去除水中的砂粒、化学沉淀物、混凝处理所形成的絮体和生物处理后的污泥、也可用于沉淀污泥的浓缩。1．沉砂池沉砂池的作用是去除废水中密度比较大的无机颗粒，如泥沙、煤渣等，一般设在泵站前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。（1）平流式沉砂池平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板（闸槽）、水流部分及沉砂斗组成。图11-6平流式沉砂池（2）曝气沉砂池曝气沉砂池具有沉砂中有机物的含量低于5%；具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、加速污水中油类的分离等特点。曝气沉砂池是一个长形渠道，沿渠道壁一侧的整个长度上，距池底约60-90cm处设置曝气装置，在池底设置沉砂斗。2.沉淀池沉淀池的类型很多，按工艺布置不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池两种。初次沉淀池设于生物处理前，二次沉淀池设于生物处理后。按池内水流方向，又可分为平流式、辐流式、竖流式三种。沉淀池内可分为流入区、流出区、沉淀区和污泥区。（1）平流式沉淀池在平流式沉淀池内，水是按水平方向流过沉降区并完成沉降过程的。（2）辐流式沉淀池辐流式沉淀池常为直径较大的圆形池，直径一般介于20-30m之间，但变化幅度可为6-60m，最大甚至可达100m，池中心深度约为2.5-5.0m，池周深度则约为1.5-3.0m。（3）竖流式沉淀池竖流式沉淀池的表面多呈圆形，也有采用方形和多角形的。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般在8m以下，多介于4-7m。沉淀池上部呈圆柱状的部分为沉淀区，下部呈截头倒圆锥状的部分为污泥区，在二区之间留有缓冲层0.3m。四、过滤过滤就是利用过滤介质石英砂等粒状材料组成的滤料层截的流水中的悬浮杂质，从而固液分离的处理过程。过滤是一个包含多种作用的复杂过程。它包括输送和附着两个阶段，只有将悬浮粒子输送到滤料表团，并使之与滤料表面接触才能产生附着作用，附着以后不再移动才算是被滤料截留，输送是过滤过程的前提。2.快滤池的构造与分类（1）普通快滤池1）滤池的废水流向选据废水的流向不同，快滤池可分为下向流式、上向流和双向流式。2）构造滤池的种类虽然很多，但其基本构造是相似的，在废水处理中使用的各种滤池都是在普通滤池的基础上加以改进而来的。（2）无阀滤池一般快滤池都有复杂的管道系统，并设有各种控制阀门，操作步骤相当复杂，同时也增加了建造费用。无阀滤池是利用水力学原理．通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏．实现自动运行的滤池。（3）虹吸滤池虹吸滤池是指滤池的进水和冲洗水的排除都由虹吸管完成，所以叫虹吸滤池。虹吸滤池可以做成圆形或方形。一般是由数格(如6-8格)滤池组成一个整体，便于管理和冲洗。第三节废水化学和物理化学处理方法一、中和法